双马来酰亚胺树脂基体优化方案

双马来酰亚胺（简称双马或BMI）是以马来酰亚胺为活性端基的双官能团化合物，结构通式如图1-2所示。

图1-2　双马来酰亚胺的结构通式

从双马来酰亚胺单体的化学结构可以看出，马来酰亚胺基团赋予其极高的反应活性，可以与其他双键类化合物、环氧树脂、硅树脂等发生均聚或共聚反应，因为其独特的化学结构，其制品具有耐辐射、耐湿热等性能；BMI单体分子中通常含有苯环结构，芳香族BMI自身具有很高的耐热性，发生聚合反应后固化交联得到的产物耐热性能优异，在高温下（180～230℃）依旧保持良好的使用性能；这种产品的出现克服了环氧树脂耐热性较差和耐高温聚酰亚胺树脂成型温度高、压力大的缺点，而得到迅速发展和广泛使用。

1.3.3.1　合成

BMI单体合成的专利早在20世纪50年代由美国的Searle申请成功。60年代末，法国的罗纳-普朗克公司首先制备出M-33BMI树脂及其复合材料，开创了BMI单体制备BMI树脂的先河。此后具有不同结构特点和性能的BMI单体被研究者合成。尽管如此，BMI单体的合成路径仍可总结归纳如图1-3所示。

图1-3　BMI的合成路径

以上合成路径可概括为：首先，二元胺与马来酸酐（摩尔比为1:2）反应生成双马来酰亚胺酸（BMIA），然后将合成所得的BMIA通过不同方法脱水环化，再经分离、纯化即得最终产物BMI单体。原则上来讲，各种结构的二元胺都可以参与反应，只是二元胺活性因其结构（脂肪族、芳香族、预聚体结构）的不同而有所变化。因此，选用不同结构的二元胺与马来酸酐，选择不同的反应条件、原料摩尔配比及分离、纯化等后处理方法便可获得不同结构与性能的BMI单体。(www.xing528.com)

1.3.3.2　BMI树脂的改性

双马来酰亚胺树脂兼备热固性聚酰亚胺树脂优异的热稳定性及环氧树脂良好的加工性。现如今，BMI树脂已经成为先进热固性材料领域的主要竞争者，加之未改性的BMI树脂存在熔点高、溶解性差、成型温度高、固化物脆性大的缺点，这更促使人们对BMI树脂体系进行不同方面的改性以期得到具有不同特性的材料而加以应用。常见的改性包含以下几个方面：

（1）提升BMI加工性能。尽管BMI树脂的成型温度比耐高温的聚酰亚胺树脂低，但仍要比环氧树脂体系的高。此外，如树脂传递模塑等新成型工艺的发展也对BMI树脂的成型工艺提出了新的要求。因此改进BMI的加工性能是一个重要的方面。

（2）提高韧性。BMI的韧性差是阻碍其发展和应用的关键因素，而随着科学技术的不断发展，对材料的性能要求也越来越高，这更要求材料具有高的韧性。其中，提高BMI韧性的方法颇多，常用的主要有烯丙基化合物共聚、热塑性树脂增韧、热固性树脂共聚以及添加碳纳米管及石墨烯等纳米粒子等新兴纳米材料几种。

从本质上来说，上述方法均为外部改善法，治标不治本。改善传统BMI性能的最有效方法之一就是从本质上改变分子的化学结构，即合成新型BMI单体。目前，合成的新型BMI单体主要包括链延长型和取代型两种。延长型是从分子设计原理出发，通过延长R链长度从而增加链的自旋性和柔顺性，或者增加分子量以降低固化物的交联密度从而达到改善韧性的目的。取代型是指采用其他基团（主要有脂肪基和芳香基）来取代双马来酰亚胺基团上的氢而形成BMI，常是先合成相应的二酸，然后与二元胺反应以获得取代型BMI。其中，取代基的结构与性质对BMI产物的性能有很大影响，一些特殊基团的引入可使得BMI具备特殊的功能，如溴代BMI就具有良好的阻燃性。